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  時間:2022-10-20 08:32:15

差壓式流量計在煤氣計量中誤差

摘要:分析了差壓式流量計在煤氣計量中在符合國家標準規定狀態下計量時的相對誤差及計算公式,以及在不符合國家標準狀態下計量時產生誤差的原因。
1前言
  差壓式流量計使用歷史悠久,由于它具有原理簡明,設備簡單,應用技術比較成熟,容易掌握等優點被廣泛應用于工業生產中。在煤氣的計量中也常常使用差壓式流量計。但差壓式流量計在現場實際應用時,它的測量誤差往往超過2%,有時甚至達到10~20%。特別是在采用差壓式流量計作為工藝生產過程中物料(水.蒸汽、煤氣以及各種原料、半成品、成品等液體和氣體)的計量,進行經濟核算時,這一矛盾更顯突出。
2差壓式流量計工作原理及實用流量公式
  在管道中流動的流體,具有動能和位能,并在-定的條件下兩種形勢的能量可以互相轉換,但參加轉換的能量總和是不變的。在管道中安裝-一個直徑比管徑為小的節流件時,流體在管道中的流動,.由于流通截面突然縮小,流束必然要產生局部收縮,流速加快。根據能量守恒定律,動壓能和靜壓能在一定條件下可以互相轉換,流速加快的結果必然要導致靜壓能的降低,因而在節流件的上、下游之間產生了靜壓差。這個靜壓差的大小和流過流體的流量有關,所以,可通過此靜壓差來求流量。
 
式中:Q一工作狀態下的體積流量,m³/h
α一流量系數;
ε一流束膨脹系數;
d一工作狀態下的節流件開孔直徑,mm,
△P一差壓力kgf/m2
ρ1一工作狀態下,被測流體的密度,kgf/m3
3在標準規定狀態下計時相對標準誤差分析及計算公式
  由上式可見標準節流裝置測量是通過間接方式實現的,即通過差壓儀表測量出差壓,再根據流量公式計算出流量值。這樣流量測量誤差不僅受差壓儀表精度的影響,并且還受到公式中各量的影響。如果在煤氣的計量中對標準節流裝置的設計、制造、安裝和使用完全按國家標準的規定進行,其相對標準誤差用下式計算:
  式中:σm一質量流量測量的標準誤差;
 
σa一糙管流量系數的標準誤差;
σe一流束膨脹系數的標準誤差;
σ△p一差壓測量的標準誤差;
σp1一被測流體密度的標準誤差;
σD一管道內徑的標準誤差;
σd一節流件開孔直徑的標準誤差。
3.1流量系數的基本相對誤差
  流量系數α是一個影響因素復雜、變化范圍較大的重要系數,當管道直徑、節流件的形式和開孔直徑、取壓位置已定,雷諾數大于某-數值(界限累諾數)時,α值可認為是一常數,也只有在測量過程:中α保持為常數才能保證測量的精度,這也是差壓式流量計能否達到正確測量的前提。由于流量系數是靠試驗提供的,是由很多次測量結果整理計算而得到的,因而由于測量儀表的誤差及由于計算時各量的誤差累積成流量系數的誤差。在不計β、D、Rep和d值的測量誤差時,各標準節流裝置的α0和α的基本相對誤差分別按下列公式計算。
3.1.1角接取壓標準孔板在節流件上游側的管道沒有管徑突變,節流件的安裝經檢驗其偏心率≤1/10x0.015D(1/β-1),環室(或夾緊環)的開孔直徑與管道內徑相等,在此條件下,角接取壓孔板.的光管流量系數α0的基本相對誤差為:
 
3.2流束膨脹系數ε的基本相對誤差σε/ε.
  流束膨脹系數,對于標準噴嘴是通過公式計算出來的,對于標準孔板是靠試驗結果整理出來的,.因而是存在誤差的。設β、△P/P1和k為已知,且不計其誤差時,ε的基本相對誤差規定如下:
3.2.1角接取壓孔板
3.2.2法蘭取壓標準孔板
 
σε/ε=±(△P/P1)%
3.3管道內徑的基本相對誤差σD/D
  若D20為實測值時,可令σD/D=±0.1%作為估計值;
  若D20為管徑的公稱直徑,可令σD/D=±0.5~1.0%。
3.4節流開孔直徑的基本相對誤差σs/d
  d20必須實測,可令σd/d≈±0.05%。
3.5差壓測量的基本相對誤差σap/AP
  這里僅考慮差壓顯示儀表誤差σ△p/△P的估計方法。
σ△p/△P=1/3ζ△P/△P1
  式中ζ為差壓儀表的精度等級,△P1為預定的差壓測值。在節流設計中,取△Pano
3.6煤氣密度的基本相對誤差σp1/ρ1
4在非標準規定狀態下計量時造成測量誤差的原因
 
  差壓式流量計在煤氣計量的實際應用中,安裝和使用條件等往往不符合標準規定,在只要求流量相對值的場合下,對流量的指示值和實際值之間的偏差往往不被注意,但事實,上確是客觀存在的。下面分析造成測量誤差的原因。
4.1煤氣的工作狀態的變動
  焦爐煤氣流體狀態受生產狀況的制約,變化較頻繁,煤氣的瞬時流量是流體工況的函數。而工況參數是瞬變的,以瞬時參數計算并累計流量才是符合流量計量的科學方法。要很好地解決繁瑣而復雜的溫度..壓力、差壓、孔板、管道等補償的問題,才能保證流量測量的準確率。否則,就會造成計量誤差。
4.2壓力損失
  煤氣流束通過節流件時,-部分能量用來克服摩擦阻力和消耗在節流件后形成的旋渦上。因而,通過節流件后流體的靜壓力并不能完全恢復,而有一些損失。
4.3密度的變化
  煤氣的密度,對于流量測量精度的影響,與差壓處于同等地位,因此必須對它進行正確的計算。煤氣是一種混合氣體含CO、CO2、H2、CH4、N2、O2、NH3、HCN等成分。工作狀態下,煤氣的密度服從疊加規律,可按下式計算:
ρ煤氣=X1ρ1+X2ρ2+....100
ρ煤氣-煤氣的密度,kg/m³
ρ1、ρ2~ρn煤氣各組分的密度,kg/m³
X1、X2--Xn混合氣體各組分的體積百分數,%
4.3.1煤氣組份對密度的影響
  不同的煤資源和工藝操作都會對煤氣的組成造成影響,如不能正確的測算出煤氣的成分,煤氣的密度就會產生變化。
4.3.2濕度對密度的影響
  焦爐煤氣是濕煤氣,輸送煤氣的管道沒有保溫措施,介質受環境的影響是明顯的,隨季節和環境溫度的不同,介質溫度也會產生相應的變化,在不同溫度下介質的飽和水汽含量是不同的,直接影響了煤氣的密度。
4.4節流裝置安裝不正確引起的誤差
  孔板的尖銳一側應迎著流向,為人口端,而其呈喇叭形一側為出口端,即孔板不能裝反。除此之外,由于安裝不正確引起的測量誤差,往往是由于孔板開孔中心和管道中心線不同心造成。因此,在結構設計、加工制造和安裝中,必須十分注意。管道實際內徑和計算時所用的管道內徑之間的差別,以及墊片等凸出物的出現、引壓管路上的毛病等,也是引起測量誤差的原因。
4.5節流裝置內表面的結垢和流通截面積的變化
  焦爐煤氣由于含焦油、水、工業奈等雜質,這些雜質極易在其中凝結在孔板等表面可能會沾結上一層污垢,或者由于在孔板前后角落處日久而沉積有沉淀物,都會造成流量測量的誤差。
4.6節流裝置使用日久,節流裝置的幾何形狀和尺寸由于化學腐蝕等原因會發生變化。對于使用廣泛的孔板來講,它的人口邊緣的尖銳度會受到沖擊、磨損和腐蝕而變鈍。這樣,在相等數量的流體經過時所產生的壓差△P將變小,從而引起儀表指示值偏低。故應注意檢查、維修,必要時應換用新的孔板。
4.7能夠測量差壓的儀表很多,為保證測量的順利進行和流量測量的精度,對差壓計要進行選擇,差壓計的測量范圍必須是包括流量的整個測量范圍(流量的最大值和最小值),并留有余地。由于流量值是與節流件兩側的差壓值的平方根成比例,差壓計量程選擇的好壞也會影響測量的精度。
5結束語
  要保證計量的正確率必須引起注意的是:不僅需要合理的選型、正確的計算,更要注意正確的安裝、維護和符合使用條件等,才能保證差壓式流量計有足夠的實際測量精度。

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